簡談建筑基坑工程土釘墻支護結構設計與施工

唐 波

南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇南京 210000

隨著經濟的發展和社會進步，建筑行業迅速發展。近年來，高層建筑數量越來越多，規模越來越大，人們對高層建筑施工質量安全也提出了更高要求。作為高層建筑的重要組成部分，基坑工程發揮著不可替代的作用。隨著科學技術的進步，許多新技術、新工藝、新材料逐漸被應用到建筑基坑工程施工中，例如，土釘墻支護結構。該結構具有工期短、工藝簡單、成本低廉等諸多優點，能夠有效提高基坑邊坡的穩定性及強度，在建筑基坑工程中得到了廣泛應用。要想充分發揮土釘墻支護結構的優勢性能，必須加強設計與施工管理，做到方案科學、施工合理，以此保證建筑基坑工程施工質量，消除邊坡塌方事故，提高建筑整體安全性。

1 土釘墻支護結構概述

1.1 土釘墻支護結構特點

第一，在基坑工程中應用土釘墻支護結構會有土釘復合體形成，有效提高邊坡承載性與整體穩定性，不必設置支撐，坑壁也不會產生太大變形，噪音影響較小；第二，在土釘墻支護施工中，土釘埋設可以與基坑開挖施工同步進行，縮短單獨作業時間，施工效率高，施工周期短；第三，土釘墻支護施工不占場地，對于面積小、難以放坡或者周圍建筑物密集的施工場所，土釘墻支護結構能有效解決施工難題；第四，土釘墻支護結構施工工藝簡單、加固效果好，技術可靠性強；第五，土釘墻支護結構施工成本低，具有經濟性與合理性[2]。

1.2 土釘墻支護結構適用條件

土釘墻支護結構適用于以下情況：地下水位以上的粘性土、膠結的填土或者粉砂土等。隨著土釘墻施工技術不斷進步，在雜填土、松散沙土、軟土以及流塑土中也可采用這一技術方法。值得注意的是，對于塑性指數超過20的土，在應用土釘墻支護結構之前，要仔細評價其蠕變特性；對于標準貫入錘擊數在10擊以下的沙土，最好不要采取土釘墻支護結構。除此之外，土釘墻支護結構不適合以下情況：含水量較高的砂卵石層及粉細砂層、缺乏臨時自穩性的淤泥土；爐渣、煤渣等腐蝕性土；對于流塑形態下的軟粘土，由于其成孔難度大，采用土釘墻支護結構同樣無法取得理想的經濟技術效果。

1.3 土釘墻支護作用原理

在建筑基坑施工中，土體具備結構整體性特點，但是其抗拉強度、抗剪強度均比較低，甚至可忽略不計。在基坑開挖過程中，土體的存在能夠保證邊坡維持一定的直立高度，但是如果超出其臨界高度，就會破壞土體整體性，因此需采取必要的邊坡防護手段，通過擋土結構承擔土體測壓力，以免破壞土體的整體穩定性。將一定分布密度和長度的土釘放置在土體內，土釘和土體共同作用對后者強度的不足進行彌補，這就是土釘墻支護體系。土釘利用滑裂面加固坑周土體，土與土釘結合形成復合土體，從而實現原狀土剛度及強度的提升。如果土體受力情況產生變化，不可避免的會產生變形，利用土釘進行加固，能夠對這種變形進行約束，以此確保土體穩定性。

1.4 土釘墻支護體系的不足

第一，土釘墻支護體系需要用到大量土釘，部分土釘桿體很長，如果在建筑密集區域進行施工，很容易與原有地下設施發生碰撞，破壞地下設施。如果條件允許，可以調整土釘長度，將土釘灌漿體直徑增大，但有些情況必須選取別的支護措施；第二，只有在土體變形、土釘與土之間存在相對位移時，才能發揮出土釘的作用。如果基坑工程對位移有嚴格限制，則無法采用土釘墻支護結構進行施工；第三，超深基坑不適合采用土釘墻支護體系。其主要原因為：超深基坑會明顯增大土釘墻支護體系的位移量，導致基坑安全受到影響；第四，土釘墻支護體系對地下水位有一定要求，地下水位不能超出基坑的基地。如果基坑開挖過程中出現地下水，不僅會影響土釘成孔，也會影響注漿效果，引發滑塌事故。

2 建筑基坑工程土釘墻支護結構設計與施工

2.1 土釘墻支護施工流程

2.1.1 基坑開挖

安排專門人員負責指揮土方開挖工作，采取分層、分段的方式開展施工作業，控制好各層開挖深度，確保其在2m以內。只有在確保土釘及混凝土噴射面滿足70%的設計強度后，才能開始進行下一層土層開挖。此外，施工單位還要制定必要的防護措施，以免土方開挖對支護結構產生碰撞。機械作業與人工修整應當相互配合，確保開挖面平整、無虛土。在基坑開挖過程中，如果開挖面產生裂縫、滲水等問題，需要將厚度約30mm的混凝土噴射在上面，對開挖面進行有效保護。

2.1.2 混凝土面層初噴

在基坑開挖完成后，將C20強度等級的混凝土噴射在邊壁上，噴射厚度控制在50mm。混凝土材料質量需嚴格控制，水泥采用普通硅酸鹽水泥，骨料采用碎石或者機制砂，前者粒徑不能超過20mm，含泥量需控制在3%以內。采取分段、分片的方式進行混凝土噴射，施工順序為由下至上，噴頭應當垂直于土釘墻墻面。在混凝土噴射完成后，應當在2h內進行養護，防止裂縫出現。

2.1.3 鉆孔

根據設計要求進行鉆孔作業，控制好土釘的水平間距、豎向間距分別為1.5、2m。成孔工具采用人工洛陽鏟，水平孔最上排的深度為9m，其他均為6m。為方便注漿工作，土釘傾角宜控制在5°～15°。孔位要根據設計圖紙確定，遇到障礙物時可適當偏移；控制好土釘水平方向上及豎直方向上的孔距誤差，前者不超過50mm，后者不超過100mm；孔深應當比設計深度大0.1m，土釘桿體長度也要比設計長度大。

2.1.4 插入鋼筋土釘

采用φ25鋼筋作為土釘，施工前需要對鋼筋進行除銹、調直處理；采取雙面搭接焊的方式連接鋼筋，搭接長度需控制在主筋直徑的5倍以上，焊縫高度需控制在主筋直徑的0.3倍以上；在制作土釘時，應當嚴格按照設計要求確定土釘的直徑、長度等參數，在孔的中心部位放置錨桿，對中支架的焊接間距為2m，從而確保鋼筋始終位于孔的中心部位。

2.1.5 注漿

采用純水泥漿作為注漿材料，水灰比需控制在0.5～0.55范圍內。漿液的攪拌工作要在注漿過程中進行，并保證攪拌充分、均勻，做到隨攪隨用；在注漿過程中，注漿管需插入至孔底，一邊注漿一邊拔管，拔管速度不能過快，注漿管不能超出液面，同時注漿壓力需控制在0.4kPa以上。當注漿抵達孔口時，應當停止注漿并進行封口。在漿液凝固后，如果錨固體無法充滿漿液，還要進行補漿；在注漿工作結束后，應當及時清理干凈注漿工具。

2.1.6 鋼筋網布設

鋼筋網材料選用φ8圓鋼，規格為200mm×200mm，誤差控制在10mm以內。網筋之間的搭接長度需控制在300mm以上；鋼筋網在鋪設以前需進行調直；選用Φ14鋼筋作為加強筋，將土釘鋼筋與加強筋牢固焊接在一起，擋塊焊接在外部，確保其具有整體性。

2.1.7 混凝土復噴

在鋼筋網布設結束并驗收通過后，需復噴混凝土，噴射厚度控制在50mm，噴射方法按照初噴時進行。

2.2 土釘墻施工質量管理技術措施

嚴格按照土釘墻支護施工流程開展作業。對于任何一道工序，都要采取施工人員自檢、質檢員抽檢等方式進行驗收，只有上一道工序驗收合格后才能進入到下一工序。尤其是對隱蔽工程的質量驗收，需要施工單位給予特別關注；加強材料質量控制。檢查水泥材料，確保其具備合格證書、成分化驗單及其它質量證明文件。噴射混凝土采用硅酸鹽水泥，骨料采用中粗砂。在混凝土噴射完成后，需要對面層進行檢查，確保其沒有露筋、空鼓以及裂縫等問題；鋼筋網鋪設前必須進行調直，嚴格按照設計要求確定網格尺寸；及時收集、整理施工過程中的各項工程資料，認真填寫原始記錄；加強土釘墻支護檢測。土釘墻支護檢測分成三個階段：土方開挖至4.5m為第一階段，觀測頻率為兩天1次；土方開挖至9.2m為第二階段，觀測頻率為每天1～2次；支護完成后為第三階段，觀測頻率為兩天1次。

3 結語

綜上所述，社會經濟的發展帶動了建筑行業發展。近年來，高層建筑數量與規模均有較大提升，因此基坑工程施工環境越來越復雜，支護難度也有較大提升。土釘墻支護結構是基坑工程常用的施工技術之一，這種結構體系占用空間小、施工周期短，并且經濟合理。在建筑基坑工程中采用土釘墻支護結構時，必須加強設計與施工管理，根據實際情況制定科學合理的施工方案，并將其落實到施工各個環節中，加強施工質量管理，及時發現土釘墻支護施工中出現的問題，并采取有效措施進行解決，以此消除施工質量漏洞及安全隱患，確保建筑工程整體質量。